[发明专利]免定标便捷的单目镜头鱼眼图像畸变矫正方法

权利要求书

1.一种免定标便捷的单目镜头鱼眼图像畸变矫正方法，其特征在于，分为以下步骤：

1)对于单目摄像头所获取的单个图像或视频中的某一帧图像，在图像上标出3个矫正标记点；

2)根据图像的畸变特征，构造鱼眼畸变矫正计算模型；

3)对矫正标记点进行数据优化，以消除误差和提高矫正算法的鲁棒性；所述的对矫正标记点进行数据优化，是指对输入数据进行数据矫正，以消除数据的误差并提高矫正算法的鲁棒性，记矫正标记点为P1，P2，P3，它们的坐标分别表示为：P1(x1,y1),P2(x2,y2),P3(x3,y3)，考虑到空间的对称性并简化计算，仅需对进行P2调整优化，设P2调整后的点为P4，取P4＝sP2，sa＝s0，sb＝1，k1＝0.6，ka＝w/π，kb＝2w/π；其中s0计算方式为：

s0＝(y1(x3-x1)–x1(y3-y1))/(y2(x3-x1)–x2(y3-y1))

计算k2＝ka时的fa＝sin(∠P2’P1’P3’)和k2＝kb时的fb＝sin(∠P2’P1’P3’)，如果fafb，那么无需调整标记点，即s＝1，P4＝P2；否则按以下两步循环迭代优化搜索最优的s，直到sb–sa小于预定的阀值：

(1)取s＝(sa+sb)/2，P4＝sP2，以P4坐标代替P2坐标分别计算k2＝ka时的fa＝sin(∠P2’P1’P3’)和k2＝kb时的fb＝sin(∠P2’P1’P3’)；

(2)如果fafb，sa＝s，否则sb＝s；

迭代结束后取P4＝saP2；

4)运用优化后的矫正标记点，对畸变矫正计算模型进行数值求解，反求鱼眼畸变参数；

5)根据鱼眼畸变参数，进行图像矫正，计算矫正图片上每一点的像素值。

2.如权利要求1所述的免定标便捷的单目镜头鱼眼图像畸变矫正方法，其特征在于，步骤1)所述的矫正标记点，其输入准则为：

1)这三点畸变前是一条直线，畸变后按输入顺序形成一条折线段；折线段不能有重叠和迂回，选择靠近畸变中心；

2)畸变中心点在这3个矫正标记点所形成的三角形之外；

3)3个矫正标记点分别和畸变中心点的连线，必须按照顺时针或逆时针统一排列；

4)3个矫正标记点中的任两点和畸变中心点不能三点共线。

3.如权利要求2所述的免定标便捷的单目镜头鱼眼图像畸变矫正方法，其特征在于，

准则2)所述的畸变中心点是指畸变图像上摄像机镜头中心所获取的像素点。

4.如权利要求1所述的免定标便捷的单目镜头鱼眼图像畸变矫正方法，其特征在于，步骤2)所述的畸变特征是图像上表现出来的畸变弯曲情况；鱼眼摄像机根据设计结构的不同，采用不同的投影模式进行成像，包括距投影模式、等立体角投影模式、正交投影模式和体视投影模式。

5.如权利要求1所述的免定标便捷的单目镜头鱼眼图像畸变矫正方法，其特征在于，步骤2)所述矫正计算模型，是指模拟摄像头畸变的图像生成数值计算方法；首先建立以畸变中心点为原点，像素的行方向为x轴方向，像素的列方向为y方向的笛卡尔坐标系；在此坐标系下，设畸变图像上的一点坐标为P，其矫正后的坐标为P’，P相对于原点的距离为r_p，那么对于鱼眼畸变采用如下方法：

P’＝k₁F(r_p)P

其中F为鱼眼镜头的投影变换方程；根据摄像机镜头的不同构造，四种投影模式下的变换方程分别为：

1)等距投影模式，

F(r)＝k₂tg(r/k₂)

2)等立体角投影模式：

F(r)＝k₂tg(arcsin(r*0.5/k₂)*2)

3)体视投影模式

F(r)＝k₂tg(arctg(r*0.5/k₂)*2)

4)正交投影模式

F(r)＝k₂tg(arcsin(r/k₂))。